Способ оценки содержания стронция в мышечной ткани крупного рогатого скота Российский патент 2023 года по МПК G01N33/48 

Предлагаемое изобретение относится к животноводству, экологии, ветеринарии и предназначено для прижизненной неинвазивной оценки концентрации стабильного стронция в мышцах крупного рогатого скота.

Стронций содержится в небольших количествах в организме животных и человека. Он участвует в костеобразовании, аккумулируется в костях и может замещать кальций, активирует ряд ферментов (каталазы, карбоангидразы и др.). Но его биологическая роль до конца не выяснена. В свою очередь избыток стронция опасен для организма. Известно, что при повышенном содержании стронция в организме, могут развиваться такие заболевания как рахит, хондродистрофия и остеодистрофия, развивается повышенная ломкость костей и другие их аномалии [1]. Чаще стабильный стронций не является контролируемым показателем, но рядом международных агентств не отрицается наличие со стороны стронция потенциальных рисков для здоровья человека [2]. Необходимо идентифицировать и контролировать уровень химического элемента в организме животных, чтобы обеспечить должное качество получаемой пищевой продукции.

Существует способ определения Sr-90 в пищевых продуктах [3]. Недостатком метода является то, что он не предоставляет возможность установить уровень стабильного стронция, также в случае забора проб для анализа после убоя невозможно проводить прижизненную диагностику и корректировку содержания стронция, и подразумевается инвазивный вариант забора материала во время хирургического вмешательства с возможными соответствующими осложнениями и рисками.

Существуют способы определения других химических элементов в мышечной ткани крупного рогатого скота на основании использования регрессионных моделей [4, 5].

Анализ прототипа [3] не показал признаков сходства с представляемым решением. Предлагаемый способ отличается тем, что проводят определение химического состава волоса, взятого от живых бычков, методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Устанавливают концентрацию Zn в волосе и рассчитывают концентрацию стабильного стронция в мышечной ткани по уравнению регрессии:

y = -0,0002*х+0,098, где х – содержание Zn (мг/кг) в волосе, y – содержание стабильного Sr (мг/кг) в мышцах.

Заявленным способом решается задача прижизненной неинвазивной оценки содержания стабильного стронция в мышечной ткани крупного рогатого скота голштинской породы. Поставленная задача достигается с помощью определения концентрации Zn в волосе с последующим расчетом уровня стронция в мышцах с использованием уравнения регрессии. По содержанию Zn в волосе устанавливают содержание стабильного стронция в мышцах.

Пример выполнения.

Пробы волоса (n=34) были взяты у бычков голштинской породы в возрасте 12-13 месяцев. Животные до 6 месяцев содержались в соответствии с технологией молочного скотоводства. После этого и до конца выращивания бычки содержались групповым способом на молочном комплексе в Кузбассе, на глубокой несменяемой соломенной подстилке. Содержание соответствовало зоогигиеническим и ветеринарно-санитарным требованиям для крупного рогатого скота. Кормление было полноценным, нормированным. Фронт кормления и поения, показатели микроклимата были типовыми для вида и возраста животных. Рационы зависели от возраста и живой массы бычков, плановый среднесуточный прирост составлял 800-1000 г. Поение осуществлялось из собственных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, качество воды соответствовало второму классу. Крупный рогатый скот был вакцинирован в соответствии с планом ветеринарных мероприятий.

Необходимо отобрать пробы волоса, которые для анализа тщательно промываются. Чтобы очистить их от загрязнения, навески помещают в колбу с дистиллированной водой и потом пробы перемешиваются в течение одной минуты миксером со скоростью вращения 1000 об/мин. Затем вода меняется до 10 раз, повторяя эту процедуру. Потом волос промывается в ацетоне марки ОСЧ 49-5 в течение двух минут, после чего промывается 3 раза деионизированной водой и высушивается при комнатной температуре.

Для анализа взвешивают навеску массой 100 мг и помещают в кварцевую чашку. Чашку с навеской пробы ставят в холодную кварцевую печь. Температуру печи поднимают до 250°С. Пробу выдерживают при данной температуре 15 минут. Затем температуру увеличиваем до 450°С и выдерживают еще 15 минут. Затем пробу оставляют в печи остывать до комнатной температуры. После обугливания проба перетирается в кварцевых чашках до состояния порошка черного цвета. Затем из подготовленной пробы отбирается навеска массой 10 мг и смешивается с 50 мг графитового порошка и 40 мг спектроскопического буфера (15% NaCl и графитовый порошок). Непосредственно для анализа отбирается 20 мг полученной смеси.

Химическая оценка в волосе выполнялась с помощью атомно-эмиссионного спектрального анализа на базе Аналитического центра коллективного пользования Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (АЦКП СО РАН). Для проведения анализа были использованы двухструйный дуговой плазмотрон «Факел» и многоканальный атомно-эмиссионный спектрометр «Гранд» производства ООО «ВМК-оптоэлектроника» (Россия).

Исследование уровня стабильного стронция в мышечной ткани у 34 быков голштинской породы проводили на базе Аналитического центра коллективного пользования Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева (АЦКП СО РАН). Для анализа использовали атомно-абсорбционный спектрофотометр Perkin Elmer 360 (США). Пробоподготовка для атомно-абсорбционного анализа происходила в следующей последовательности: посуду после мойки в мыльном растворе промывали водопроводной водой и ополаскивали бидистиллированной водой, потом сушили. Пробы весом 50 г измельчались до однородной массы, затем высушивались в печи при температуре 60-70°С около 12 часов до постоянной массы. Из полученного сухого остатка отвешивали 3 г, которые озоляли в муфельной печи при температуре 500-550°С. Через 10-15 часов минерализация заканчивалась, зола приобретала серый или белый цвет. После этого пробы остывали при комнатной температуре. Далее полученный зольный остаток массой 3 г растворяли в 3-х мл 50% соляной кислоты, затем пробы нагревались на электроплите для получения сухого осадка, затем этот остаток переносился в колбу путем разведение его в 25 мл дистиллированной воды. Полученный готовый раствор исследовался на уровень стабильного стронция.

Для прижизненного определения количества стабильного стронция в мышечной ткани крупного рогатого скота необходимо установить концентрацию цинка в волосе животных. После получения этого значения нужно, пользуясь уравнением регрессии, рассчитать количество стронция в мышечной ткани: y= -0,0002*х+0,098, где х – содержание Zn (мг/кг) в волосе, y – содержание стабильного Sr (мг/кг) в мышцах.

Данные по содержанию стронция в мышечной ткани и цинка в волосе бычков голштинской породы представлены в таблице 1. Эти значения можно принять за средние популяционные значения для крупного рогатого скота в условиях Сибири. Уровень стабильного стронция характеризовался довольно значительной индивидуальной изменчивостью.

Табл. 1

Содержание стабильного стронция в мышечной ткани и цинка в волосе бычков голштинской породы (мг/кг)

Химический элемент ±S Me σ Q1 Q3 IQR Lim Sr мышцы 0,09±0,008 0,056 0,038 0,046 0,077 0,031 0,035-0,210 Zn волос 135,5±5,75 120,0 32,5 100,0 136,7 36,7 90-210

±S – средняя арифметическая и ошибка средней; Me – медиана; σ – среднеквадратическое отклонение; Q 1 и Q 2 – первый и второй квартиль; IQR – интерквартильный размах; Lim – максимальное и минимальное значение

В таблице 2 показано, что между изученными показателями имеется достаточно высокая корреляция. Следовательно, при наличии связи между элементами, можно рассчитать уравнение регрессии, что позволит прижизненно прогнозировать содержание стронция в мышцах, установив концентрацию Zn в волосе.

Табл. 2

Корреляционная связь между содержанием стронция в мышцах и цинка в волосе

Пары элементов r±S_r p-value y=bx+a Sr_мышцы – Zn_волос -0,609±0,142 ≤ 0,001 y = -0,0002х+0,098

r±Sr – коэффициент корреляции и ошибка коэффициента корреляции, y=bx+a – уравнение регрессии

Таким образом, предложенное уравнение регрессии позволяет провести прижизненную неинвазивную оценку уровня стабильного стронция в мышечной ткани крупного рогатого скота по содержанию цинка в пробах волоса.

Источники информации:

1. Dermience M. Effects of thirty elements on bone metabolism/ M. Dermience, G. Lognay, F. Mathieu et al. //Journal of Trace Elements in Medicine and Biology.– 2015.– Vol. 32.– pp. 86–106.

2. USEPA, 2015. The Third Unregulated Contaminant Monitoring Rule (UCMR 3). EPA 815-S-15-002. U.S. Environmental Protection Agency. URL: https://www.enviro.wiki/images/b/b5/third_unregulated_contaminant_monitoring_rule_july_2016.pdf (дата обращения 04.06.2023).

3. ГОСТ 32163–2013. Продукты пищевые. Метод определения содержания стронция Sr-90.– М: Стандартинформ, 2019.– С.10.

4. Патент № 2758902 C1 Российская Федерация, МПК G01N 33/48. Способ оценки кадмия в мышечной ткани крупного рогатого скота: № 2020124521: заявл. 14.07.2020: опубл. 02.11.2021/ К.Н. Нарожных, Э.С. Соколова, Т.В. Коновалова [и др.]; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет.

5. Патент № 2760089 C1 Российская Федерация, МПК G01N 33/48. Способ определения содержания лития в мышечной ткани крупного рогатого скота: № 2021106116: заявл. 09.03.2021: опубл. 22.11.2021/ Т.В. Коновалова, Е.И. Тарасенко, О.С. Короткевич [и др.]; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет".

Изобретение относится к животноводству, экологии, ветеринарии, используется в качестве теста для прижизненной оценки уровня стронция в мышечной ткани крупного рогатого скота. Способ состоит в том, что в волосе животных определяют концентрацию цинка. После этого рассчитывают содержание стабильного стронция по уравнению регрессии: y = -0,0002⋅х+0,098, где х – содержание Zn (мг/кг) в волосе, y – содержание стабильного Sr (мг/кг) в мышцах. Изобретение вызывает минимальный уровень стресса и обеспечивает точную прижизненную оценку стронция в мышечной ткани животных. 2 табл., 1 пр.

Способ определения содержания стабильного стронция в мышечной ткани крупного рогатого скота, отличающийся тем, что в качестве биосубстрата используется волос, в котором устанавливают концентрацию цинка и рассчитывают уравнение регрессии:

y = -0,0002⋅х+0,098, где х – содержание Zn (мг/кг) в волосе, y – содержание стабильного Sr (мг/кг) в мышцах.